銅帶鍍錫機收卷電控系統的設計

楊文輝

摘 要：本文介紹了銅帶鍍錫機收卷的電氣控制方法，以及PLC和觸摸屏在控制系統中的應用，并介紹了PLC編程和觸摸屏的組態。

關鍵詞：觸摸屏;可編程控制器;控制系統

0 引言

隨著國內光伏產業的快速發展，對光伏焊帶需求量日益增大，開發光伏焊帶繞制設備迫在眉睫。為了滿足市場的需求，我們在參考進口設備的基礎上，開發出了銅帶鍍錫機，同時收卷中應用PLC和伺服控制技術，使該機能夠在中、低速范圍滿足收卷精度要求，而且在高速運行時依然能夠保證收卷誤差在允許范圍內，解決了收線速度低、排線誤差大等問題，滿足了中、高端設備的要求。

1 銅帶鍍錫機簡介

按照工藝要求，設計的銅帶鍍錫機包括五個部分，即放卷取料、鍍錫、牽引、儲線、收卷。前四個部分中，通過驅動輪實線帶材的前移，有電動機作為動力來實現驅動。最后的收卷部分由卷繞部分和排線部分組成，卷繞電機帶動收線盤的旋轉，排線電機帶動滾軸絲杠水平運動進行排線，繞指一周排線前進一個線寬。卷繞電機和排線電機均采用伺服電機，反應快，精度高，并采用誤差較小的同步控制方式，故適用于鍍錫銅帶軸裝收線方式和對精度要求高的場合。

2 收線系統原理

收線系統主要部件原理圖如圖1，收卷動力，采用交流伺服電機，以保證良好的調速性能。該電機通過減速機將動力傳遞到收卷機頭，收卷電機伺服驅動器和PLC進行485通訊，將收卷電機速度傳遞到PLC，根據此速度控制排線伺服電機帶動滾軸絲杠做水平運動，從而實現變速下的節距匹配。

3 電控系統及配置

圖1

由圖1可知，該收卷系統主要控制對象為卷繞電機、水平排線電機和豎直提升電機，要完成卷繞電機的啟、停、自動以及排線控制和提升控制，還要提高產品的可靠性。為此本系統采用PLC作為主控制單元，用觸摸屏顯示、設定工藝參數。系統要求PLC具有較高的脈沖輸出，通過比較，選用臺達PLC DEP-40EH00T3。

伺服電機選型時從能否滿足系統需要，再從價格、體積、質量、重量等經濟指標下考慮，收卷伺服型號為ECMA-E21310SS，排線伺服型號為ECMAC20807AS，提升伺服為ECMA-C20604AS。

圖2為PLC電路圖，圖中X12為旋轉編碼器輸入口，用于對卷繞鍍錫銅帶的準確記長，其它輸入口用于卷繞電機的啟動、停止、排線手動控制以及系統初始化等。Y0，Y1高速脈沖輸出口分別控制排線伺服的排線頻率和排線方向，Y2，Y3高速口分別控制提升伺服的頻率和方向。

圖2

同時，對于鍍錫銅帶來說，厚度一般為0.2～0.25，屈服強度在55～65，即薄又軟，繞制過程中容易變形，易拉斷，故啟動必須平緩啟動，啟動后速度可加快，停止時為防止亂線，必須緩慢停止。在排線接近兩邊軸端時，排線如果立即轉向，則在軸端一個線寬度內容易形成出現少繞和漏繞現象。為解決此問題，當排線器在軸端反向信號出現時，排線不立即反轉，直接繞制適當角度再反向排線，在程序中實現。排線電機運行頻率的計算公式為：f=nxdxmxi/60D，式中：n為收卷電機速度，d為節距設定，m為排線伺服電機轉一圈所需脈沖數，i為收卷電機軸到排線軸的減速比，D為排線絲桿螺距。

從上式可知，m、i、D的值在設備設計完成后為固定值，排線節距d為鍍錫銅帶的寬度加上排線間隙，鍍錫銅帶的寬度和排線間隙在系統啟動前在觸摸屏上設定，也是固定值，只有n值隨前道工序出線速度在變化，故f隨n的變化成正比例變化，從而實現恒節距排線。

4 控制程序設計

銅帶鍍錫機收卷機能實現自動（和前道工序機器聯機控制）、手動（本機單獨運行即銅帶整卷）、初始化等。部分程序如下：

排線頻率計算程序

LD ? ? ? ? ?M1000

DADD ? ? ? D56 ? ? ? ? ? D48 ? ? ? ? ?D628

DMUL ? ? ? D614 ? ? ? ? ?D628 ? ? ? ? D624

DMUL ? ? ? D624 ? ? ? ? ?K1 ? ? ? ? ? D60

DDIV ? ? ? ?D60 ? ? ? ? ? K180 ? ? ? ? D632

MPS

AND= ? ? ? ?C10 ? ? ? ? ? K0

DMUL ? ? ? D632 ? ? ? ? ? K1 ? ? ? ? ? D636

MPP

AND= ? ? ? ?C10 ? ? ? ? ? K1

DMUL ? ? ? D632 ? ? ? ? ?K-1 ? ? ? ? ? D636

排線運行間隙控制程序

LD ? ? ? ? ? M81

AND ? ? ? ? ?M80

DEMUL ? ? ? D280 ? ? ? ? K1000 ? ? ? ? D72

DINT ? ? ? ? ?D72 ? ? ? ? D72

DMOV ? ? ? ? D72 ? ? ? ? D48

LD ? ? ? ? ? ?M83

AND ? ? ? ? ? M82

DEMUL ? ? ? ?D284 ? ? ? ?K1000 ? ? ? ? D74

DINT ? ? ? ? ?D74 ? ? ? ? ?D74

DMOV ? ? ? ? D74 ? ? ? ? D48

LDI ? ? ? ? ? ?M81

ANI ? ? ? ? ? M83

ANI ? ? ? ? ? M82

DEMUL ? ? ? ?D204 ? ? ? ?K1000 ? ? ? ? D48

DINT ? ? ? ? ? D48 ? ? ? ? D48

貼邊運行時間計算程序

LD ? ? ? ? ? ?M1000

DEMUL ? ? ? ?D264 ? ? ? ?K100 ? ? ? ? D54

DINT ? ? ? ? ?D54 ? ? ? ? D54

LD ? ? ? ? ? ?M1000

DMUL ? ? ? ? D268 ? ? ? ?D54 ? ? ? ? ? D600

DDIV ? ? ? ? ?D600 ? ? ? ?K100 ? ? ? ? ?D600

DSUB ? ? ? ? ?D600 ? ? ? ?D646 ? ? ? ? ?D604

MPS

DAND< ? ? ? ?D604 ? ? ? ?K0

MPP

DFLT ? ? ? ? ?D600 ? ? ? ? D76

5 ?結束語

該設備采用PLC控制，充分發揮臺達EH3高端系統功能，結合伺服控制的精密性，對設備的性能有了很大的改善，大大提高了產品的質量，滿足用戶柔性需求，并且使設備整體結構緊湊，操作簡單，人機界面人性化，受到用戶好評。

參考文獻：

[1]顧曉松，陳鐵年.可編程控制其原理與應用[M].國防工業出版社，1996.

[2]陳伯時，自動控制系統[M].機械工業出版社，1981.

[3]臺達公司，可編程控制器應用手冊，2012.

[4]臺達公司，B2系列伺服使用手冊.